浅谈地铁车站深基坑施工控制要点

李海生

摘要： 加快城市快速交通建设，这是解决城市交通堵塞、改善城市环境、促进城市可持续发展的重要手段。为充分发挥城市轨道交通在城市建设发展中的重要作用和带动作用，寻求具有安全、快速、低成本的施工方法，文章分析总结了地铁车站深基坑施工控制要点，为后续类似工程提供经验借鉴。

Abstract： To speed up urban rapid traffic construction is an important means to solve the urban traffic jam， improve the urban environment and promote the urban sustainable development. In order to give full play to the important role and leading role of urban rail transit in urban construction and development and seek a safe， fast and low-cost construction method， this paper analyzes and summarizes the construction control points of the deep foundation pit of the subway station， to provide reference for the follow-up similar projects.

关键词： 地铁车站；深基坑；施工；要点

Key words： subway station；deep foundation pit；construction；main points

中图分类号：TU46+3 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）24-0137-03

1 概述

本項目依托某地铁车站，车站有效站台长度120.0m，站台宽度11.0m。车站外包总长214.5m，标准段外包总宽19.7m。车站主体建筑面积8953 m2，车站附属建筑面积3035m2，总建筑面积12258 m2。车站基坑平均开挖深度约16.70m；盾构段基坑开挖深度约17.49m。基坑长214.5m，标准段宽19.7m，盾构端宽23.8m。根据本站的工程地质和水文地质条件、基坑变形控制要求及施工作业空间等因素，主体结构围护桩采用Φ1000@1300mm 钻孔灌注桩+止水帷幕，止水帷幕采用Φ850@600 三轴水泥土搅拌桩；基坑竖向设置3 道支撑，第一、二、三道均采用16 厚Φ609 钢管撑。

2 地质水文特征

2.1 地质特征

地貌单元为黄河冲洪积平原，地面标高约87.0～95.0m，车站场地范围内上部主要为填土、粉质粘土组成的弱透水性复合地层，垂向渗透系数差，易形成夹层水；下部为由粉砂、细砂组成的中等～强透水性的含水层，夹粘质粉土透镜体。

2.2 水文特征

根据区域水文地质资料和现场钻探，本站的地下水类型主要为第四系松散层孔隙潜水和微承压水。本车站地面标高在 90.85～92.59m 之间，地下稳定水位埋深在5.2～9.2m 之间，稳定水位标高在81.82～85.79m，含水层为黏质粉土②32 层、黏质粉土②33 层、粉砂②42 层、细砂②51 层。

3 地铁车站深基坑工程特点

3.1 多数城市主干道，可利用的施工场地狭小，应精心布置

地铁车站深基坑施工时需采用成孔、成槽、吊装、挖掘等大型机械设备，周边受交通保通影响，可利用的场地相对狭小，而施工中对泥浆池、渣土坑、场内运输道路的布置及大型机械设备的摆放均提出了较高的要求。

3.2 地铁车站深基坑普遍规模较大，安全风险高

按照《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》建质【2009】要求，地铁车站深基坑均属于危险性较大的分部分项工程，需编制安全专项施工方案，并经专家评审修改后履行审批手续，基坑开挖前还需组织条件验收。

3.3 多数基坑地质复杂，施工难度大

卵石层、圆砾层、中砂层和细砂层在有水情况下，稳定性相对较差，成孔、成槽难度较大，在钻进过程中、钢筋笼安装过程中及水下混凝土灌注过程中均有发生塌孔事故的可能，施工控制难度相对较大。

3.4 多数地铁车站位于交通繁忙的交叉路口，施工干扰大

地铁深基坑需要大量的材料进入与大量的泥浆、土方运出，还有可能受制于夜间施工噪音的控制而无法连续作业，高峰期交通堵塞也不可避免地造成混凝土无法及时灌注，成孔搁置时间过长或造成塌孔。

4 车站深基坑施工控制要点

4.1 围护结构施工控制要点

车站深基坑围护结构根据地质、水文及周边环境不同，一般设计有围护桩结构、围护桩+旋喷止水结构、咬合桩结构、地下连续墙结构等，无论是哪种结构，都需要严格控制成孔速度、孔深、孔径、垂直度等成孔质量。

围护桩外放量的计算与确定：①钻孔垂直度偏差假定控制为0.5%，则基坑深17m时偏差为17×0.5%=85mm；②扩孔系数按8%考虑，则桩的半径扩大（1.080.5-1）÷2=20mm；③施工平面误差值为50mm；在最不利情况下三项累计之和为①+②+③=155mm，考虑到平面误差及垂直度可能向基坑内侧也可能向基坑外侧，机率均为50%，每外放10mm，增加钢筋混凝土3.2立方，本次选择总外放量为150mm，除扩孔系数外，外放量为130mm。则可能增加钢筋混凝土41.6立方。

根据施工需要，对重要管线在地面放线后并采取保护措施，对部分不能直接探明的管线，要求原地面以下3.5m范围内人工挖探并下钢护筒，在确保管线安全的前提下才能开钻。考虑到桩中心距只有1400mm（净距为400mm），为了防止串孔，设计要求排桩采取隔桩施工，同时开挖的两桩净间距不得小于桩径的3倍，且在灌注混凝土强度达到70%后才能进行邻桩成孔施工。本项目采取两同时开挖桩中间间隔2桩，净间距为3.2m，详见图1。

4.2 支撑体系施工控制要点

地铁深基坑一般都设有内支撑，根据地质、水文、周边建筑、交通流量等设计有钢筋混凝土支撑和钢管支撑两种形式。

4.2.1 钢支撑形成须遵守的四条原则

①钢筋混凝土冠梁达到标准强度后受力原则。

②先结点可靠后受力原则。

③先形成体系后受力原则。

即确保每一根支撑杆先形成横向拉结再受力，起到稳定压杆的作用。

④先支撑后挖土原则。

即任何情况下都必须确保挖土的标高高于待安装钢支撑底标高下20cm。

4.2.2 钢支撑安装与基坑开挖关系

支撑和挖图两者之间是依存的关系，互为基础，即支撑为挖土提供依据，挖土为支撑创造空间，因此挖土的控制是形成钢支撑的主线条，必须注意挖土的深度控制，区域控制和高效率的翻土。

①待预加力稳定后锁定。施工中应注意对临时支撑系统的保护。每次轴里施加必须通知技术人员到场，并做好油表读数的原始纪录。用来施加轴力的千斤顶与油表应按规范要求及时标定，当发现油表读数与轴力计所显示的读数误差较大时应停止加载并查找原因。千斤顶预加轴力必须分级加载，每级施加压力不得超过600kN，钢管横撑的设置时间必须严格按设计情况掌握，土方开挖时应分段分层，按基坑开挖深度及开挖时间架设钢支撑。

②所有支撑连接处，均应垫紧贴密，防止钢管支撑偏心受压，端头斜撑严格按设计尺寸和角度加工焊接、安装，保证支撑为轴心受力且焊接牢固，基坑开挖过程中要防止挖土机械碰撞支撑体系，并注意不得在支撑上加载，以防支撑失稳造成事故。支撑的规格及支撑的安装顺序必须满足设计的要求。

③当基坑开挖至支撑设计标高以下0.5m时安装钢支撑。钢支撑安装必须确保支撑端头与围檩均匀接触，并设防止钢支撑端部移动脱落的构造措施，支撑的安装允许偏差应符合以下规定：

支撑的挠曲度：不大于1/1000；

支撑两端的标高差和水平面偏差：不大于20mm和支撑长度的1/600；

支撐轴线水平向偏差：±30mm；

钢支撑轴线竖向偏差：±30mm。

④支撑就位后应及时准确地按设计要求施加预应力。当昼夜温差过大导致支撑预应力损失时，应立即在当天低温时段复加预应力至设计值；围护桩体水平位移速率超过警戒值时，可适量增加支撑轴力以控制变形，但复加后的支撑轴力必须满足设计安全度要求。

⑤在底板、顶板的施工过程中，应按设计规定的步序拆除各道支撑。

4.3 土方开挖控制要点

基坑开挖充分考虑时间、空间效应。深基坑开挖总体施工原则：遵循“由上而下、竖向分层、纵向分段、先支撑后开挖”与“边撑边挖”相结合的原则。在开挖过程中按 “分层、分步、对称、平衡、限时”五要点进行施工。单个区段开挖原则：“开槽支撑、先撑后挖、分层开挖、严禁超挖”。

①基坑开挖过程中，边开挖边架设钢支撑，支撑连接处可靠，确保支撑体系稳定；

②施工时严格控制钢支撑各支点的竖向标高及横向位置，确保钢支撑轴力方向与轴线方向一致；

③支撑拼接采用扭矩扳手，保证法兰螺栓连接强度。拼接好支撑经质检工程师检查合格后方可安装。对千斤顶、压力表等加力设备定期校验，并制定严格的预加力操作规程，保证预加轴力准确。加力后对法兰螺栓逐一检查，进行复拧紧；

④当支撑轴力超过警戒值时，立即停止开挖，加密支撑，并将有关数据反馈给设计部门，共同分析原因，制定对策；

⑤待混凝土支撑强度达到85%以上时，采用纵向中间拉槽，分层开挖，边开挖边支撑。开挖过程中，同时施工桩间锚喷支护及第二层水平钢支撑，分层高度一般为1.2～1.5m左右为宜。第二层开挖后，按同样方法进行下一层开挖，直至基坑底。

4.4 深基坑专项安全方案控制要点

依据《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》（建质【2009】87号文），安全专项方案应包括以下内容：

①工程概况：危险性较大的分部分项工程概况、施工平面布置、施工要求和技术保证条件。

②计算书及相关图纸。

③施工计划：包括材料与设备计划、施工进度计划。

④劳动力计划：特种作业人员、专职安全生产管理人员等。

⑤施工安全保证措施：监测监控、应急预案、技术措施、组织保障等。

⑥施工工艺技术：施工方法、工艺流程、技术参数、检查验收等。

⑦编制依据：施工组织设计、规范及图纸（国标图集）、标准、相关法律、法规、规范性文件等。

评审：超过一定规模的危险性较大的分部分项工程，要求施工单位组织专家对专项方案进行论证。下列人员应当参加专家论证会：

①勘察、设计单位项目技术负责人及相关人员；

②施工单位分管安全的负责人、项目专职安全生产管理人员、专项方案编制人员、项目技术负责人、项目负责人；

③监理单位项目总监理工程师及相关人员；

④建设单位项目负责人或技术负责人；

⑤专家组成员。

审批：经审核合格的，由施工单位技术负责人签字。实行施工总承包的，专项方案应当由总承包单位技术负责人及相关专业承包单位技术负责人签字。经施工单位审核合格后报监理单位，由项目总监理工程师审核签字。

5 总结

国务院办公厅发出“关于加强城市快速交通建设管理的通知”，这是解决城市交通堵塞、改善城市环境、城市沿着可持续发展道路的政府行为。要充分发挥城市轨道交通在城市建设发展中的重要作用和带动作用。城市轨道发展已进入快车道，同时地铁深基坑施工的安全隐患多，施工安全事故屡有发生，如履薄冰、如临深渊。通过对深基坑施工要点的总结，有利于控制质量，确保施工安全。

参考文献：

[1]GB50026-2007，工程测量规范[S].

[2]钢结构设计与计算[M].机械工业出版社，2004.

[3]周世明编著.实用建筑施工手册[M].二版.中国建筑工业出版社，2005.

[4]GB 50299-1999，地下铁道工程施工及验收规范[S].

[5]建筑工程临时用电设计与实例手册[M].中国通讯出版社2003.

[6]JGJ120-2012，建筑基坑支护技术规程[S].